84. Усилители в системах управления эпс, основные виды и характеристики.

Усилитель – устройство, повышающее значение некоторой величины за счёт мощности внешнего источника энергии. Величина потребляемой энергии зависит от величины входного сигнала и коэффициента усиления усилителя. Транзисторные усилители

Эти усилители наиболее распространены в схемах автоматики на эксплуатирующемся в настоящее время ЭПС. В них возможно включение биполярных транзисторов по схемам: с общим эмиттером (ОЭ); с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК). Для полевых транзисторов также существуют подобные схемы включения.

Транзисторные усилители обычно работают в режиме линейного преобразования сигналов. В тех случаях, когда входные сигналы приводят к релейному изменению проводимости в цепи нагрузки, говорят о работе транзисторного усилителя в режиме переключения (ключевой режим).

Тиристорные усилители

Работают только в ключевом режиме. Часто применяются в качестве исполнительных элементов в САР ЭПС. В последнее время очень сильно возросла роль силовых преобразователей на GTO тиристорах и IJBT транзисторах (работают обычно в ключевом режиме), применяющихся на современном ЭПС для регулирования мощности на ТЭД Структура тиристорного усилителя На схеме приняты следующие обозначения: СУ – схема управления тиристорами; ИП – источник питания; Ф – фильтр; Н – нагрузка; Д – диоды для поддержания тока через нагрузку; ТК – тиристорный ключ.

Система управления обеспечивает формирование последовательности импульсов напряжения на нагрузке путём периодического включения и выключения тиристорного ключа. Продолжительность его включённого состояния зависит от уровня сигналов обратной связи, поступающих от Н к СУ. Непрерывность тока через нагрузку обеспечивается включением диодов Д. Входной фильтр Ф снижает пульсации тока источника питания, которые возникают при включении и выключении ТК.

При питании от источника постоянного тока работа схемы может быть проиллюстрирована следующими зависимостями(5.15)

гдеU - величина напряжения на нагрузке;  =  / T - коэффициент заполнения периода импульсами.

Операционные усилители

Для усиления маломощных сигналов и формирования требуемых законов управления широко применяются операционные усилители (ОУ). Они выполнены на основе интегральных микросхем следующих серий К140; К553; К544; К740, К153 ,К154. Схемы с их использованием имеют коэффициент усиления до 100 000.

Инвертирующий усилитель напряжения и его соотношения:

Усилитель напряжения

Дифференцирующий усилитель (с инверсией) и его соотношения

Интегрирующий усилитель (с инверсией) и его соотношения: Интегратор

Компаратор (устройства сравнения сигналов путём их вычитания) и его соотношения:

Компаратор

85. Системы автоматизированного управления электровоза вл85. Принцип работы.

На электровозах ВЛ85 применена система автоматического управления, позволяющая осуществлять регулирование токов ТЭД и скорости движения в режимах тяги и рекуперации. Кроме того, САУ позволяет выполнять управление электровозами по системе многих единиц (СМЕ).

Основными функциями в режиме тяги САУ являются разгон с автоматическим поддержание заданной величины тока тяговых двигателей до заданной скорости. В режиме рекуперативного торможения САУ обеспечивает предварительное торможение с тормозным усилием, зависящим от скорости движения электровоза; автоматическое торможение с заданным тормозным усилием при ограничении максимально допустимых величин токов якоря и возбуждения ТЭД; а также реализует функции по обеспечению оптимального режима работы инвертора.

САУ электровозов ВЛ85 выполнена в виде блоков автоматического управления БАУ-002. Она выполнена как многоконтурная система подчиненного регулирования, причем в режиме тяги она работает как двухконтурная с контурами регулирования скорости V и тока якоря 1#, а в режиме рекуперации - как трехконтурная, с контурами регулирования скорости V, силы торможения Вк и тока возбуждения 1В.

САР электровоза ВЛ80 предназначена для стабилизации тормозной силы или скорости движения электровоза. Для этого машинист задает режим стабилизации, а система регулирует угол открытия тиристоров выпрямительной установки возбуждения (ВУВ). Импульсы управления тиристорами ВУВ формируются блоком управления реостатным торможением (БУРТ), который и выполняет все функции регулирования. Блоки БУРТ непрерывно модернизировались. Одной из последних модификаций является БУРТ-001М.

Отличием БУРТ-001М от предыдущих модификаций является отсутствие блока задатчика тормозной силы (БЗТС) на контроллере машиниста (КМ), вместо БЗТС установлен тумблер SA «2?/v» «Выбор режима: тормозная сила В или скорость движения V».

При работе САР в режиме «тормозная сила» после установки тормозной рукоятки в положение «ПТ» снимается запрет с узла формирования минимального угла регулирования (УМУ), и этот узел начинает вырабатывать импульсы управления ВУВ с углом регулирования 30 эл. град. Выходной сигнал УМУ через схему ИЛИ-max поступает на формирователь импульсов (ФИ), который формирует две последовательности импульсов управления для обоих плеч ВУВ. Таким образом, в положении «ПТ» тормозной рукоятки в обмотках возбуждения (ОВ) тяговых электродвигателей (ТЭД) появляется ток возбуждения, а в якорных цепях - ток якорей. Одновременно с указанным выше процессом начинается плавное, в течение 3-4 секунд, нарастание выходного сигнала задатчика тока возбуждения (ЗТВ) и в таком же темпе, под контролем регулятора тока возбуждения (РТВ), происходит возрастание тока возбуждения и токов якорей ТЭД. Сигнал обратной связи на вход РТВ подается от датчика тока возбуждения (ДТВ).

Одновременно с действием РТВ вступает в работу регулятор тормозной силы (РТС), на вход которого кроме заданного сигнала ЗТС в качестве обратной связи подается сумма сигналов от ДТВ и датчика тока якоря (ДТЯ). На позиции «ПТ» значение тока возбуждения зависит от скорости движения и составляет от 150 А до 1100 А, а величина токов якорей ТЭД, благодаря работе РТС, будет находиться в пределах 250-300 А, что в итоге обеспечит тормозную силу в пределах 50-90 кН.

После «сжатия» поезда машинист, передвигая рукоятку на более высокие позиции, может увеличить заданное значение тормозной силы вплоть до максимального. При этом система управления под контролем РТС уменьшает угол регулирования ВУВ, увеличивая при этом среднее значение токов возбуждения и якорей ТЭД. В зоне высоких скоростей автоматически может включиться в работу регулятор отношения тока якоря к току возбуждения (РОТ), который ограничивает указанное отношение на уровне 4, обеспечивая при этом ограничение тормозной характеристики по условиям коммутации ТЭД. В качестве опорного сигнала на РОТ через инвертор (Ин) поступает сигнал от ДТВ, а сигналом обратной связи является сигнал от ДТЯ.

Выходы всех регуляторов: РТС, РТВ, РОТ и узла УМУ объединены по схеме ИЛИ-max. ВУВ управляется тем регулятором, у которого в данный момент сформирован наибольший угол регулирования.

При работе системы в режиме стабилизации скорости сигнал ЗТС о заданной скорости движения поступает на вход регулятора скорости (PC), а его выход через аналоговый ключ SW подключается к входу РТС, к которому в режиме стабилизации тормозной силы был подключен ЗТС. Таким образом, внутренний контур регулирования тормозной силы становится охваченным внешним контуром стабилизации скорости движения. Регулятор скорости представляет собой инерционное звено первого порядка. В качестве сигнала обратной связи на вход PC подается сигнал с выхода вычислителя скорости (ВС), который с заданным масштабным коэффициентом выполняет операцию деления сигнала, пропорционального среднему значению токов якорей 1я.ср, поступающего с узла среднего тока, на сигнал, пропорциональный магнитному потоку ТЭД, поступающему с ДТВ.